Lixiviacion Del Café

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN INGENIERÍA EN ALIMENTOS PROCESOS DE SEPARACIÓN PROYECTO: LIXIVIACIÓN DEL CAFÉ Integrantes: Melo Cruz Stephanie…………………………………..100% Rincón Vázquez Ariadna Marina ……………………..100% Trejo Zamora Nancy……………………………….…..100%

Profesora: I.A. Ma. Guadalupe López Franco

Semestre: 2017 – II

GRUPO: 2701 Fecha de entrega: Jueves, 8 de junio del 2017

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ÍNDICE Introducción

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Diagrama de bloques

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Definición

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Descripción de la elaboración del café

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instantáneo Operaciones unitarias de estudio Lixiviación

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Factores que influyen en la lixiviación

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Evaporación

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Secado

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Secado por atomización

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Secadores por atomización

17

Descripción del diagrama de bloques

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Bibliografía

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Introducción. Existen muchas hipótesis sobre el origen del café, todas parecen situarlo en África, concretamente en Abisinia y Etiopía. De hecho, su nombre parece proceder de la ciudad de Kaffa, en Etiopía. La primera referencia del café en cuanto a planta aparece en los relatos del siglo IX, mientras que el café como bebida se menciona por primera vez en las leyendas árabes. De Etiopía se difundió a la península de  Arabia. Al parecer, de la península de Arabia se difundió posteriormente a Asia, a Constantinopla y luego a Venecia, desde el siglo XVII se difundió a toda Europa y de allí a América. En la actualidad, el mayor productor mundial de café es Brasil, donde llegó en el siglo XVIII. El segundo país productor de café es México. Hoy en día es un alimento con un valor económico y cultural indiscutible de ámbito mundial. El café soluble representa actualmente un tercio del consumo total de café en el mundo. El café soluble no puede igualar ni en sabor ni en aroma a un café fresco, sin embargo su fácil preparación lo hace un producto muy atractivo. En el presente proyecto se abordara la producción industrial del café soluble. Resaltando las operaciones unitarias críticas del proceso, las cuales son Lixiviación o extracción, Evaporación y Secado.

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Diagrama de bloques Café tostado

MOLIENDA

 Agua caliente 100 °C P= 1 atm T= 190 °C P= 1 atm

T= 35 °C P= 1 atm

EXTRACCIÓN 1

Residuo sólido (20-25%)

EXTRACCIÓN 2

Residuo sólido (15-20%)

Extracto de café (solución diluida)

T= 55 °C P= 0.0526 atm Ω=225 rpm

Vapor de agua

EVAPORACIÓN

Extracto de café (solución concentrada)

Tentrada =250 °C

SECADO

 Agua Tsalida =110 °C

Café soluble

t= 35 - 45 min. P= 2.70 atm

Figura 1. Elaboración de café soluble

Referencia: (Ibarz, 2005)

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Definición: Café soluble, café instantáneo, extracto de café o extracto soluble de café; es el producto de forma sólida, soluble en agua, obtenido por deshidratación de la infusión acuosa de café de tueste natural, con una humedad máxima del 5%. También define los extractos de café como los <>. Añade que <> (Gil, 2010).

Descripción de la elaboración de café instantáneo: En la producción de café instantáneo, el proceso de extracción es una de las etapas más importantes. La extracción suele realizarse sobre granos tostados y triturados, utilizando agua como fluido extractor, obteniéndose una solución final que contiene alrededor de 25-30% de sólidos. Esta solución es llevada a un atomizador, donde se obtienen como producto final granos de café instantáneo. Esta extracción se realiza en aparatos especialmente diseñados para tal fin; siendo extractores que trabajan en contracorriente, en sistemas de contacto múltiple y lecho fijo. El sólido recién cargado se extrae con agua a 100 °C, y a medida que se avanza el proceso se va aumentando la temperatura del agua. Una temperatura elevada favorece la hidrolisis de hidratos de carbono insolubles, que de este método se solubilizan, aumentándose el contenido de solidos solubles en la solución final. Sin embargo, una temperatura demasiado elevada puede llegar a hidrolizar sustancias que pueden conferir al extracto aromas y sabores indeseables (Ibarz, 2005).

Café Verde Recolección: La recolección debe realizarse cuando las bayas estén totalmente maduras. Durante mucho tiempo se ha practicado la recolección manual; sin embargo, esta técnica supone elevadísimo coste y se está introduciendo la recogida mecanizada. Después se 5

procede a su clasificación para separar las bayas aún verdes y las excesivamente maduras. Otras operaciones son la criba y limpieza con el fin de eliminar hojas, pequeñas porciones de ramas, piedras, etc.

Procesado del café verde: En primer lugar se trata de obtener las semillas o granos de café, eliminando las capas que rodean al fruto; posteriormente se procede al secado hasta obtener un grado de humedad inferior al 125. Los métodos que se emplean son: procesado por vía seca y procesada por vía húmeda.

Procesado por vía seca: Este método, el más antiguo y más empleado en Brasil y África Occidental, consiste en extender los frutos en el suelo formando capas no muy gruesas, durante unos diez días, removiéndolos frecuentemente para que el secado sea homogéneo. En la actualidad, se recurre al secado con aire caliente (siempre <30 °C), con lo que el proceso se completa en 3 o 4 días. Una vez secado los frutos, se realiza el descascarillado.

Procesado por vía húmeda: Con este tipo de tratamiento se obtiene café de elevada calidad. Los frutos se introducen en agua y al hincharse se procede al despulpado, eliminando piel y pulpa mediante máquinas despulpadoras. Esta etapa debe realizarse lo antes posible (entre las 12 y las 24 horas después de la recolección) a fin de evitar una fermentación incontrolada y la aparición

de

aromas defectuosos. Después se realiza un nuevo lavado y una reclasificación, quedando los granos listos para pasar a la fase de fermentación, que es la operación en la que se aprovechen la acción enzimática (hidrolasas y enzimas pectolíticas) y el desarrollo de ciertos microrganismos (Enterococcus) para eliminar los restos de pulpa y la capa mucilaginosa que rodea la semilla, quedando solamente la cubierta apergaminada. Este proceso se efectúa de modo discontinuo, en depósitos de cemento, en los que se introducen los granos de café sin pulpa durante 24 horas aproximadamente, tras lo cual se lavaran en un tambor rotatorio. En ocasiones, para acelerar el proceso y eliminar la capa mucilaginosa con más eficacia, se puede ser NaOH 0.1 N, lo cual requerirá un estricto control

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Tras la fermentación se practica el secado, al sol o en secadoras de aire; la humedad se reduce hasta el 1012%. Por último, se elimina la cutícula apergaminada mediante el empleo de descarilladoras. El producto así obtenido, por una u otra vía, es el llamado café verde, el cual se somete a abrillantado y a una clasificación por tamaño, antes de ser envasados en sacos de 60 Kg para su comercialización. El almacenamiento debe realizarse en condiciones de humedad y temperatura controladas (<25 °C) para evitar el desarrollo de mohos e insectos, y lejos de olores extraños.

Descafeinado:  Aunque puede hacerse sobre granos tostados, lo más frecuente es realizar este proceso en café verde. Consiste en la extracción de la cafeína mediante el empleo de un disolvente adecuado; tradicionalmente el más utilizando ha sido el cloruro de metileno, que desaparece completamente cuando los granos descafeinados se someten a desecación. En la actualidad se prefiere el CO2 en estado supercrítico, que permite una extracción muy selectiva de la cafeína, evitando el empleo de disolventes orgánicos. No obstante, siempre se produce una cierta pérdida de componentes aromáticos. Los niveles de cafeína residuales se sitúan por debajo del 0.1% del peso seco.

Tostado: Consiste en el tratamiento térmico al que se somete el café verde para su consumo. Se lleva a cabo en los tostadores, a temperaturas entre 200 y 260 °C, durante 5-15 minutos. En este proceso se producen una serie de transformaciones respecto al café verde, como son aumento de volumen, modificaciones estructurales, cambios de color, pérdida de peso, y generación de compuestos sápidos y aromáticos. En el tostado se distinguen varias fases, que están relacionadas con la temperatura que se va alcanzando en el proceso. De hecho, los primeros cambios se producen a partir de los primeros cambios se producen a

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partir de los 50 °C y afectan a las capas tisulares, lo que provoca coagulación de proteínas y evaporación de agua. Una modificación del proceso de tostado consiste en la incorporación de azúcar (sacarosa o glucosa anhidra) en una proporción máxima de 15 Kg de azúcar por cada 100 Kg de café verde, lo que permitirá obtener el llamado “café torrefacto”. Por la acción del calor, el a zúcar se carameliza

y proporciona al café un color negro y brillante, aunque también es cierto que implica una pérdida de finura y aroma y aumento del sabor amargo. Tras el tostado, el café se somete a un enfriamiento rápido para evitar que se queme en exceso y pierda los aromas adquiridos; después ya está listo para su envasado y venta al consumidor, bien directamente “en grano” o molido. El denominado “Café soluble” se obtiene mediante tratamientos de atomización o de

liofilización; este último, al no requerir calentamiento, no provoca pérdidas de compuesto volátiles involucrados en el aroma.

Molienda: La molienda tiene por objeto triturar los granos de café para obtener un tamaño de partículas adecuado y, así, poder realizar el proceso de extracción con agua caliente a una velocidad satisfactoria y con unos rendimientos óptimos. Este proceso puede realizarse bien a nivel doméstico (o en el propio establecimiento de venta), bien a escala industrial. En este último caso, se recurre al empleo de un molino de rodillos. Como ya se mencionó, este proceso nos permite realizar de manera más eficiente la extracción de los sólidos solubles en agua, existentes en el café tostado (aromas y sabores); si se realiza la extracción del café tostado entero se obtiene un rendimiento bajo y un sabor pobre. Pero con el café tostado y molido la extracción es más fácil y se obtiene un mayor rendimiento. El tamaño de partícula obtenida afecta al tiempo de infusión y a las características organolépticas de la bebida; debe adaptarse al tipo de cafetera utilizada. Es necesario aclarar que, si bien el café verde puede almacenarse sin problemas

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hasta 3 años, en el caso del café tostado, sus cualidades organolépticas solo se mantendrán durante unas 10 semanas, a partir de las cuales comienza una pérdida de aromas y la aparición de un regusto <>. Por esta razón, todo el café tostado, y fundamentalmente el molido, debe ser envasado adecuadamente (en frascos de vidrio, latas o bolsas laminadas con papel aluminio), en atmosfera protectora (nitrógeno o CO2), resguardado del oxígeno y de la humedad, a fin de que conserve unas características optimas durante 6 u 8 meses (Gil, 2010 ).

Figura 2. Esquema del proceso de obtención del café (Gil, 2010 ). Una vez realizada la molienda, a continuación sigue una de las operaciones unitarias más importantes, la extracción, la cual nos permite obtener los sólidos solubles del café tostado y molido. Es importante tener un buen control en el

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tratamiento del agua, las temperaturas, las presiones y granulometría, para asegurar la obtención de un extracto de calidad.

OPERACIONES UNITARIAS DE ESTUDIO Lixiviación (Extracción) Es el retiro de una fracción soluble en forma de solución a partir de una fase sólida permeable e insoluble con que se asocia. La separación implica, la disolución selectiva, con difusión o sin ella; el constituyente soluble puede ser solido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o adsorbido, o bien, mantenido mecánicamente en la estructura porosa del material insoluble. El sólido insoluble puede ser masivo y poroso; con mayor frecuencia es de partículas y estas últimos pueden ser poros abiertos, de celdas, con paredes celulares, selectivamente permeables o con superficies activadas. Debido a su gran variedad de aplicaciones y su importancia para varias industrias alimenticias, la lixiviación tiene varios nombres: extracción, extracción solidoliquido, percolación, infusión, el lavado y la decantación por sedimentación.

Tipos de contacto en la lixiviación: 

Percolación. El solvente caliente cruza el lecho solido a extraer, por ejemplo el café.



Decocción. El solvente vaporizado cruza y condensa sobre el lecho sólido, extracción de aceites de tallos y raíces.



Elución. El solvente lava solo la superficie del sólido.



Infusión. El sólido molido es hervido en el solvente, por ejemplo té y hojas de Jamaica.

Como ya se ha mencionado anteriormente, la extracción es la operación clave en la manufactura a gran escala del café instantáneo, en la cual los sólidos solubles y los compuestos aromáticos son extraídos. El proceso de extracción de café es una

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lixiviación donde el solvente es agua líquida. Etapas de la extracción: se divide en tres fases las cuales son:  

Humectación

El

gas que se ha liberado durante el tostado, vuelve el

grano poroso, tal que inicialmente las partículas se saturan en sus intersticios (espacio hueco en los granos) con el agua caliente. Las partículas absorben el agua en una cantidad igual al doble de su peso. La estructura fibrosa del grano lo convierte en un secante que absorbe el agua y ayuda a la posterior extracción de los compuestos solubles. 

Extracción de solubles

  los

solubles en el café se disuelven en el agua

absorbida, provocando un aumento rápido de la concentración, creando un gradiente de transferencia de masa; a medida que este gradiente es más grande, mayor será el rendimiento en la extracción.  

Hidrolisis

 El

café torrefacto tiene solo del 20 al 30% de sólidos solubles

extraíbles a temperatura normal de ebullición. Si se aplica condiciones de alta presión y temperatura, dependiendo el tipo de café y el grado de tostado se puede obtener un mayor contenido de sólidos solubles, debido al rompimiento (hidrolisis) y solubilización de las grandes moléculas de carbohidratos insolubles en agua. Con poca o ninguna disolución de los carbohidratos por la hidrolisis, el resultado de la extracción tiende a ser un producto de buena calidad con un aroma agradable. El proceso de extracción involucra varios parámetros fundamentales como son: la calidad del café verde, el equipo y grado de tostado, el enfriamiento, la molienda, la carga, el tiempo de inundación, la calidad de agua de extracción, el perfil de temperatura, la cantidad de extracto retirado ( Ortega, 2014 ).

Factores que influyen en la operación de lixiviación:  A. TAMAÑO DE PARTÍCULA SOLIDA. El tamaño de partícula optimo sirve para aumentar la velocidad de lixiviación, ya que al romper a la materia prima, se rompe la pared (estructura) celular para que el disolvente se

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difunda con mayor facilidad. Cualquiera que sea el método de extracción empleado, generalmente la materia prima (solido) que contiene al soluto debe acondicionarse (corte, trituración o molienda) para propiciar el contacto con el solvente y facilitar su extracción. Tamaño de partícula del café 300 . Las partículas pequeñas crean una mayor área interfacial entre el sólido y el líquido y una distancia más corta para que el soluto se difunda a través de la partícula y alcance la superficie. Pero si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, se forman conglomerados que impiden la circulación de solvente entre las partículas y dificultan su separación del solvente provocando que las partículas de sólido puedan ser arrastradas con el solvente. B. TEMPERATURA DE LIXIVIACIÓN. Debe seleccionarse de tal manera que se obtenga el mejor balance de solubilidad, p v del disolvente, Difusividad del soluto, selectividad del disolvente y sensibilidad del producto, aumentando el coeficiente de difusión del solvente en las partículas de sólido, provocando una mayor velocidad de extracción. C. SELECCIÓN DEL DISOLVENTE. Este debe ofrecer el mejor balance con varias características deseables: baja viscosidad, baja presión de vapor, baja toxicidad e inflamabilidad, baja densidad, alta tensión superficial, facilidad y economía de recuperación de la corriente de extracto y bajo costo., además debe solubilizar al soluto, debe tener el mayor coeficiente de transferencia de masa posible.

Descripción de las características deseables más importantes del disolvente: a) Coeficiente de distribución.  Valores mayores son deseables, ya que implican que se requiere menos disolvente para llevar a cabo la operación. b) Selectividad. La efectividad de un disolvente a los efectos de la separación de los componentes de una cierta mezcla, vendrá expresada por el valor de la concentración relativa de los mismos en las fases extracto y refinado.

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c) Insolubilidad del disolvente.  Cuanto mayor sea la insolubilidad del disolvente y del componente mayoritario del refinado, que no se desea extraer, más fácil resultara la operación de extracción. d) Recuperabilidad.  Siempre habrá que recuperar el disolvente para su reutilización por medio de rectificación. e) Densidad.  Las densidades de las fases en equilibrio deben ser distintas para que sea viable la extracción. f) Tensión superficial.  Cuanto mayor sea la tensión superficial entre las fases extracto y refinado, con mayor facilidad coalescerán sus emulsiones y con mayor dificultad se conseguirá una mutua dispersión. Normalmente la etapa más lenta es de coalescencia y separación de fases, la mezcla se puede favorecer aplicando energía mecánica, por ello se suelen preferir disolventes que proporcionen altas tensiones interfaciales. g) Reactividad y corrosividad. Los disolventes deben ser químicamente estables, es decir, inertes tanto respecto a los componentes del sistema, como con respecto a los materiales de construcción de las instalaciones. h) Viscosidad, presión de vapor, inflamabilidad, temperatura de congelación, costo y baja toxicidad: Todas estas propiedades deben tenerse en cuenta y deben ser lo más bajas posible, para facilitar el manejo y almacenamiento de los disolventes. D. LA AGITACIÓN

EN LA EXTRACCIÓN SOLIDO-LÍQUIDO, controla el

transporte de masa en la disolución y depende del espesor de la capa de difusión, por eso si se incrementa la agitación aumenta la velocidad de disolución y por lo tanto la eficiencia de la lixiviación. E. VELOCIDAD DE EXTRACCIÓN. Como se ha venido mencionando, la velocidad de extracción aumenta con el menor tamaño de partícula (mayor liberación del soluto).

 =   (  ) 

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Dónde: dE/dt = velocidad de extracción (m3 /s) KL= coeficiente de transferencia de masa (m/s)  A = área interfacial (m2 ) Cs = concentración del componente soluble en la interfase. Como se considera que en la interfase existe una solución saturada, concentración de saturación de la solución a la temperatura del proceso (fracción masa) C = concentración del componente soluble en la masa del solvente (fracción masa).

Influencia de las variables de proceso en las velocidades de extracción.

 =   (  )  Tipo de solvente a utilizar

 KL

Temperatura del proceso  Cs Tamaño de partícula del sólido

 A

Evaporación (Concentración) La evaporación es una operación unitaria que consiste en la eliminación de agua de un alimento fluido mediante vaporización o ebullición. En la evaporación se elimina el vapor formado por ebullición de una solución liquida de la que se obtiene una solución más concentrada ( Geankoplis, 1998 ). La concentración consiste en reducir el contenido de agua en el extracto de café, típicamente desde un 85% a 90% hasta un 55% a 60% de agua. Hay diversos sistemas para retirar agua, y los más utilizados en la industria son la evaporación, realizada al vacío para que el agua se evapore a unos 45 °C. En este proceso se usan intercambiadores de calor especiales donde se busca conservar las

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propiedades del café, calentándolo el menor tiempo posible y en forma muy homogénea (Café de Colombia, 2017 ). La evaporación es necesaria para reducir al 50% el contenido de agua del líquido, formando pequeños cristales redondeados. Pero primero se centrífuga el líquido para eliminar las partículas no solubles. Evaporar el líquido a la presión normal exigiría temperaturas muy altas y el café adquiriría sabores extraños y también perdería aromas valiosos. Por ello la evaporación se efectúa en vacío y a baja temperatura. Su finalidad es generar una mayor concentración de solidos finales, para pasar posteriormente al secado (Ruiz, 2000 ).

Secado Es la eliminación de agua de los materiales de proceso y de otras sustancias. En general, el secado significa la remoción de cantidades de agua relativamente pequeñas de cierto material. La evaporación se refiere a la eliminación de cantidades de agua bastante grandes; además, ahí el agua se elimina en forma de vapor a su punto de ebullición. En el secado, el agua casi siempre se elimina en forma de vapor con aire. En algunos casos, el agua se puede eliminar de los materiales solidos por medios mecánicos, utilizando prensas, centrifugas y otros métodos. Esto resulta más económico que el secado por medios térmicos para la eliminación de agua. El contenido de humedad del producto seco final varia, ya que depende del tipo del producto (Geankoplis, 1998 ). El secado generalmente es la etapa final de una serie de operaciones y el producto obtenido de un secador, queda frecuentemente listo para el envasado final. El contenido de humedad de una substancia seca varía de un producto a otro. En algunos casos el producto no contiene agua y se denomina "totalmente seco". Sin embargo, lo más frecuente es que el producto contenga algo de agua, por ejemplo, la sal de mesa seca contiene alrededor de 0.5% en peso de agua; el carbón seco: 4%; la caseína seca del orden de 0.8% etc. El término secado es

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relativo y significa solamente que hay una reducción en el contenido de humedad desde un valor inicial hasta un final. Los métodos y procesos de secado se clasifican de diferentes maneras; se dividen en procesos de lotes, cuando el material se introduce en el equipo de secado y el proceso se verifica por un periodo; o continuos, si el material se añade sin interrupción al equipo de secado y se obtiene materia seco con régimen continuo. Para el secado del café, se puede usar el secado por atomización:

3.1 Secado por atomización

El secado del producto se hace en una torre de

deshidratación en la que se inyecta el café ya extraído en forma de una ducha muy fina. Estas finas gotas al contacto con el vapor van secándose hasta llegar a la parte inferior de la torre con una humedad inferior al 5%. Después de un cierto tiempo de enfriado estas partículas ya están aptas para el envasado o bien para aglomeración. En general estas partículas no son uniformes y el grosor de las paredes es variable en función de las temperaturas aplicadas, teniendo influencia en la disolución del producto.

3.2 Secado por atomización

Para terminar de retirar el agua

del extracto, en este proceso se genera la formación de una nube de gotas muy pequeñas, con una alta superficie de transferencia de calor, que permite evaporar el agua mediante aplicación de aire caliente. Esta labor se realiza a temperaturas entre 40 °C y 50 °C, y a presiones menores que la atmosférica. El extracto entonces es atomizado en una alta torre, y para el momento en que llega al fondo de la misma se ha evaporado casi toda el agua y sólo queda el polvo de café soluble. Frecuentemente el polvo de café soluble atomizado es aglomerado en gránulos más grandes humectando un poco el polvo para que las partículas se adhieran entre sí, lo que genera un producto que se disuelve con mayor facilidad ( Café de Colombia, 2017 ).

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En el procesamiento del café la difusión molecular juega un papel muy relevante, debido a que hay extracción de agua y algunos constituyentes volátiles del sabor y del aroma. Estos constituyentes se difunden a través del líquido durante la evaporación.

Secadores por atomización. En un secador por atomización una solución líquida o una suspensión se dispersa en una corriente de gas caliente, en forma de un rocío de gotas muy finas; en estas condiciones se vaporiza rápidamente la humedad de las gotas, dejando partículas residuales de sólido seco que se separan de la corriente gaseosa. Las dimensiones de las gotas y su división no solo son elementos importantes para la consecución del secado, sino que también ejercen influencia sobre la granulación y, por consiguiente, sobre las propiedades de los productos acabados, por ejemplo, ciertos productos, tales como alimentos o detergentes, adquieren una consistencia, densidad aparente y propiedades de flujo que son difíciles o imposibles de obtener en otro tipo de secadores. Esta ventaja, aunada al corto tiempo de secado debido a la gran superficie de transferencia y al hecho de que a partir de una solución, jarabe o pasta se obtiene un producto seco que está listo para el empaque, hace que estos secadores puedan cumplir las funciones de un evaporador, cristalizador, reductor de tamaño y clasificador. Se han diferenciado tres clases de dispositivos de pulverización o atomatización: I.

Pulverizadores de fuerza centrífuga.  Son discos de pulverización cuya velocidad de rotación está comprendida entre 4,000 y 15,000 rpm, según la clase de producto y grado de pulverización deseado; sus diámetros van de 50 mm hasta 350 mm y pueden ser accionados por electricidad o pequeñas turbinas de vapor.

II.

Pulverizadores rápidos. Son atomizadores que funcionan a base de aire comprimido. En la esprea se produce un movimiento tangencial de alta velocidad en el líquido que se va a pulverizar. La fuerza centrífuga resultante hace que el líquido genere remolinos alrededor de la circunferencia del orificio de la tobera, el líquido gira entonces hacia afuera

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formando un cono hueco, el cual se rompe finalmente dando orígen a gran número de gotitas. III.

Pulverizador bajo presión. Este aparato pulveriza por la sola presión del líquido obtenida con bombas de pistón. La forma del chorro depende no solo de la presión, sino también del orificio de la tobera. Se emplean presiones de 30 a 70 atm y aberturas de toberas de 0.3 a 4 mm de diámetro.

Variables del secado: Superficie de transferencia.  Suponiendo que las gotitas producidas por la pulverización de un litro de líquido tienen un diámetro uniforme, es posible estimar la superficie presentada a la transferencia mediante la ecuación siguiente:

Velocidad de Secado.  La capacidad de un secador térmico depende de la velocidad de transmisión de calor y de la velocidad de transferencia de masa. Puesto que la humedad tiene que evaporarse, hay que suministrar calor de secado a la zona de evaporación, que puede estar en ó cerca de, la superficie del sólido o bien dentro del mismo, dependiendo del tipo de material y de las condiciones del proceso. La humedad debe fluír a través del sólido como líquido o como vapor, y como vapor, desde la superficie del sólido hasta el seno de la cámara de secado.

Propiedades del extracto del café:  

Café (extracto) 28% solidos



totales 

Presión osmótica 3,450 Kpa

 

Conductividad térmica: 0.033

Temperatura de sublimación: 23 °C



W/mK

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Permeabilidad 20% solidos: 4,0-8,610−9 ⁄..

Una vez estudiadas las operaciones unitarias involucradas en el proceso del café soluble, se presenta a continuación la descripción únicamente del diagrama de bloques presentado en la página 4.

Descripción del diagrama de bloques (Figura 1). Molienda. Hay una reducción de tamaño del grano buscando incrementar la superficie de contacto de manera que se favorezca la transferencia de sólidos solubles

en la etapa de extracción. El grano molturado debe tener una

granulometría perceptible al tacto y no llegar a tener una consistencia harinosa

Extracción 1. El café molido y tostado entra en la primera etapa que funciona a presión atmosférica donde las temperaturas de extracción son menores a 100 °C y el concentrado sale con un porcentaje de sólidos del 20-25%.

Extracción 2.  En esta etapa las temperaturas de extracción son menores a 190 °C y la extracción de materia soluble ocurre por hidrólisis. El extracto sale con 15-20% de sólidos.

Evaporación. La evaporación se realiza en un equipo de evaporación de película agitada a una velocidad de 225 rpm, conectado a un baño termostatizado a 55 °C y un controlador de temperatura. La presión de trabajo es de 0.0526 atm.

Secado. Durante la etapa de secado spray, se forma un producto de partículas esféricas de aproximadamente 300 micras, y una densidad de polvo de aproximadamente 0.22 g/cm 3. La especificación americana para la distribución del tamaño de partícula de

polvo del café (normalmente considerado como la

exigencia estándar) exige que no menos de 22.5% de polvo permanezca sobre el tamiz de 420 micras, mientras como máximo el 10% puede pasar por un tamiz de 150 micras. Conforme a esta demanda, la atomización por toberas es usada en una cámara de secado de spray de flujo contra-corriente. El aire de secado es distribuido en el techo de la cámara de manera paralela a las paredes. Las temperaturas de secado son normalmente 250 °C a la entrada y 110 °C a la salida. El aire es

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comúnmente calentado por un generador de aire directo. La parte principal del polvo (aproximadamente el 90%) se descarga desde el cono de la cámara de secado y el resto es llevado con el aire de secado y separado en el ciclón. El polvo del ciclón puede ser reconstruido en extracto de café o reciclado a la cámara mediante transporte neumático, donde los finos se hacen volar en a zona de secado, esto causa una aglomeración de finos con las gotitas líquidas que convierte los finos en polvo grueso.

Envasado del café soluble. Antes de envasar el café, es necesario mantener el producto alejado del aire húmedo, debido a que es altamente higroscópico y se afecta la calidad del mismo. El envasado del café soluble es recomendable en frascos de vidrio. El producto terminado listo para comercializarse se almacena con controles adecuados de limpieza y control de plagas, para preservar su calidad, hasta su despacho para el mercado interno o externo. El envase de vidrio es inerte, higiénico, no interfiere en el sabor de alimentos y bebidas. El vidrio es neutro con relación al producto que envasa, no mantiene ninguna interacción química con su contenido y puede almacenar cualquier producto por toda su vida útil. No permite el traspaso de oxigeno o gas carbónico, por lo tanto, no altera el color ni el sabor del contenido del envase. Nada atraviesa el vidrio o escapa del envase. La inercia del vidrio posibilita, también, que los productos envasados con ese material tengan plazos de validez superiores a otros materiales, hasta dos veces más.

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Referencias bibliográficas: 

Geankoplis J. Christie., Procesos de transporte y principios de procesos de separación. 3ra edición. Editorial continental. México. 1998.



Gil Ángel.Tratado de nutrición, TOMO II, Composición y calidad nutritiva de los alimentos. 2da edición. Editorial Médica panamericana. Madrid España

(2010). 

Ibarz Albert y Barbosa Cánovas Gustavo V., Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos.  Ediciones Mundi-Prensa. Madrid España (2005).



Ortega C. Jessica J., Caballero P. Luz A.,Maldonado M. Lida Y. Evaluación del rendimiento de la extracción de café tostado molido comercial . Limentech ciencia y tecnología alimentaria. Volumen 12. No.1

(2014). 

Ruiz Romero Diana., Riaño Luna Campo Elías., Orozco Gallego Lucelly. Secado de extractos de café concentrados con tratamiento enzimático.

Revista Cenicafé, 51 (4): paginas 296-305 (2000)

Ficha cibergráfica:

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